一种感应加热装置和微流亚跨超音速高温风洞设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种感应加热装置和微流亚跨超音速高温风洞设备，涉及风洞实验室技术领域。该感应加热装置包括加热主体和缠绕于加热主体表面用于对加热主体加热的电感加热器，加热主体包括柱体、第一封头和第二封头，柱体内设置有多根贯穿其轴向的孔道，第一封头和第二封头分别安装于柱体的轴向两端，且第一封头和第二封头内均设置有多个相互独立的空气流腔，以使得多根孔道之间通过两侧的空气流腔连通形成沿柱体轴向来回往复的空气流道，加热主体还设置有与空气流道连通的进气口和出气口。其能够高效节能的加热空气，加热范围大，空间利用率高，占地面积小。此外，该微流亚跨超音速高温风洞设备能够为密封件的测试提供需要的高流速、高温气流环境。

【技术实现步骤摘要】
一种感应加热装置和微流亚跨超音速高温风洞设备
本专利技术涉及风洞实验室
，具体而言，涉及一种感应加热装置和微流亚跨超音速高温风洞设备。
技术介绍
风洞即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。这种实验方法流动条件容易控制。实验时，常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风，通过测控仪器和设备取得实验数据。为研究密封件在高温下的热密和气密性能，高温风洞试验将成为重要手段。电弧风洞是目前常用的高温风洞，在运行时高压气流经电弧加热器加热，通过喷管膨胀加速，形成高温射流，对安装在喷管出口的试件进行高温烧蚀以及气动试验，试验后的气流进入扩压器减速，通过冷却器冷却至常温后进入真空容器。目前，国内电弧风洞一般采用金属丝大电流熔融引弧的方法启动电弧加热器，但在使用过程中也暴露了一系列无法克服的问题。如：(1)准备时间长，每完成一次试验必须放掉试验段真空，安装金属丝完毕后重新抽真空；(2)可靠性差，气流量稍大，就会造成金属丝虚接、吹断；(3)熔渣影响设备安全，未完全熔融的金属丝落在电极之间，降低绝缘，导致局部放电，烧损设备；(4)熔化后的金属丝粉末堵塞测压管道，影响参数测试。针对隔热型密封件、缝隙填充型密封件、层叠薄片型密封件和高弹材料密封件的测试，美国NASA的格林研究中心在研究高温密封时曾开发了几套密封测试试验台，其为了测试密封件在不同压缩量和高温下的隔热性能和泄露量，其开发的一套电弧喷气试验的控制面密封试验夹具装置，使用的高温气体为氧和乙炔的燃烧气体，通过调节喷嘴与密封测试件的距离来调节加载温度，但其未能实现对温度的精准控制，同时由于氧气等燃烧气体的进入以及气体流速无法接近真实的环境，其实际的氧化环境也无法进行模拟。目前国内也开展了一些高温密封的研究，取得了一些成果。2015年，哈尔滨工业大学专利技术了一种高温结构密封性能地面模拟测试装置及测试方法(专利技术号：CN105181308A)，其使用的也是如同NASA格林中心开发的电弧喷气试验的控制面密封试验夹具装置中使用的燃气加热装置，其通过塞式量热计标定试验热流密度状态，确定加热装置出口与组合结构测试件表面的距离和进气流量并在密封件背面测试温度。2018年空间物理重点实验的研究人员在其论文中使用了一种电子射流试验台进行基线密封的热密封性能测试。通过电子射流冲击有间隙的实验台一侧，并在背面测试实验台的温度，通过比较有无密封情况下温度的变化情况以及经过电子射流冲击，试验台的完整情况来评价热密封性能。上述实验台都存在温度不可控以及实际的氧化环境也法进行模拟的问题。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术的目的包括，例如，提供了一种感应加热装置，其能够实现对空气加热的温度可调控，可以高效、节能的加热空气，且加热范围大，能够在较小的空间内将空气加热到指定温度，空间利用率高，占地面积小。本专利技术的目的包括，例如，提供了一种微流亚跨超音速高温风洞设备，其能够提供隔热型密封件、缝隙填充型密封件、层叠薄片型密封件和高弹材料密封件测试进行测试时需要的高流速、高温气流环境。本专利技术的实施例可以这样实现：第一方面，本专利技术提供一种感应加热装置，其包括加热主体和缠绕于所述加热主体表面用于对所述加热主体加热的电感加热器，所述加热主体包括柱体、第一封头和第二封头，所述柱体内设置有多根贯穿其轴向的孔道，所述第一封头和所述第二封头分别安装于所述柱体的轴向两端，且所述第一封头和所述第二封头内均设置有多个相互独立的空气流腔，以使得多根所述孔道之间通过两侧的所述空气流腔连通形成沿所述柱体轴向来回往复的空气流道，所述加热主体还设置有与所述空气流道连通的进气口和出气口。在可选的实施方式中，多个所述孔道包括位于所述柱体轴心处的进气孔道以及呈多个同心环形分布于所述进气孔道外侧的多个延长孔道。在可选的实施方式中，所述加热主体的进气口设置于所述第一封头上且位于所述第一封头的端面的中心处，所述进气口与所述进气孔道连通，所述加热主体的出气口设置于所述第二封头上且位于所述第二封头的圆端面的边缘处，所述出气口与至少一个所述延长孔道的出气端连通。在可选的实施方式中，多个所述孔道被分为多个单元孔组，每个所述单元孔组包括至少一个所述孔道，多个所述单元孔组的首尾之间通过两侧的所述空气流腔连通。在可选的实施方式中，所述空气流腔为圆弧槽，所述空气流腔的宽度大于等于所述孔道的直径，所述空气流腔的角度为选择作为一个所述单元孔组的所述孔道所处位置的角度。在可选的实施方式中，所述空气流腔包括设置于所述第一封头上的第一流腔和设置于所述第二封头上的第二流腔，所述第一流腔和所述第二流腔的开槽相差一个管程数量的所述孔道；所述第一流腔和所述第二流腔的数量为单数。在可选的实施方式中，所述柱体的两端分别设置有用于定位的第一凸台和第二凸台，所述第一封头设置有与所述第一凸台配合的第一凹台，所述第二封头设置有与所述第二凸台配合的第二凹台，所述第一封头和所述第二封头还通过定位销与所述柱体连接。在可选的实施方式中，所述感应加热装置还包括用于将所述第二封头上的最后一个管程由不规则流道转换为规则流道的出口转换器，所述出口转换器与所述第二封头连接，所述出口转换器上设置有出气通道。在可选的实施方式中，所述感应加热装置还包括隔热层，所述隔热层包覆于所述加热主体和所述电感加热器的外侧；优选地，所述隔热层的材质为二氧化硅气凝胶；优选地，所述加热主体、所述第一封头和所述第二封头均由310s不锈钢制造；优选地，所述310s不锈钢为奥氏体不锈钢。第二方面，本专利技术提供一种微流亚跨超音速高温风洞设备，其包括空气压缩机、高压气瓶、气体加速段以及如前述实施方式任一项所述的感应加热装置，所述空气压缩机与所述高压气瓶连通，所述高压气瓶与所述感应加热装置连通，所述感应加热段与所述气体加速段连通；优选地，所述高压气瓶与所述感应加热装置通过第一管道连通，所述第一管道上设置有减压阀和压力传感器；优选地，所述高压气瓶和所述第一管道通过截止阀连通；优选地，所述高压气瓶上设置有用于监测所述高压气瓶内空气压力的压力表；优选地，所述感应加热装置与所述气体加速段通过第二管道连通，所述第二管道上设置有温度传感器。本专利技术实施例的有益效果包括，例如：本申请实施例提供的感应加热装置利用电感加热，可以实现对空气加热的温度可调控，可以高效、节能的加热空气，且加热范围大，最高可达1300℃，由于本申请的加热主体具有多个管程的空气流腔，可以有效延长空气在孔道内的停留时间，提升加热效率，并且能够在较小的空间内将空气加热到指定温度，空间利用率高，占地面积小。此外，本申请提供的微流亚跨超音速高温风洞设备，其能够提供隔热型密封件、缝隙填充型密封件、层叠薄片型密封件和高弹材料密封件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感应加热装置，其特征在于，其包括加热主体和缠绕于所述加热主体表面用于对所述加热主体加热的电感加热器，所述加热主体包括柱体、第一封头和第二封头，所述柱体内设置有多根贯穿其轴向的孔道，所述第一封头和所述第二封头分别安装于所述柱体的轴向两端，且所述第一封头和所述第二封头内均设置有多个相互独立的空气流腔，以使得多根所述孔道之间通过两侧的所述空气流腔连通形成沿所述柱体轴向来回往复的空气流道，所述加热主体还设置有与所述空气流道连通的进气口和出气口。/n

【技术特征摘要】
1.一种感应加热装置，其特征在于，其包括加热主体和缠绕于所述加热主体表面用于对所述加热主体加热的电感加热器，所述加热主体包括柱体、第一封头和第二封头，所述柱体内设置有多根贯穿其轴向的孔道，所述第一封头和所述第二封头分别安装于所述柱体的轴向两端，且所述第一封头和所述第二封头内均设置有多个相互独立的空气流腔，以使得多根所述孔道之间通过两侧的所述空气流腔连通形成沿所述柱体轴向来回往复的空气流道，所述加热主体还设置有与所述空气流道连通的进气口和出气口。


2.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于，多个所述孔道包括位于所述柱体轴心处的进气孔道以及呈多个同心环形分布于所述进气孔道外侧的多个延长孔道。


3.根据权利要求2所述的感应加热装置，其特征在于，所述加热主体的进气口设置于所述第一封头上且位于所述第一封头的端面的中心处，所述进气口与所述进气孔道连通，所述加热主体的出气口设置于所述第二封头上且位于所述第二封头的圆端面的边缘处，所述出气口与至少一个所述延长孔道的出气端连通。


4.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于，多个所述孔道被分为多个单元孔组，每个所述单元孔组包括至少一个所述孔道，多个所述单元孔组的首尾之间通过两侧的所述空气流腔连通。


5.根据权利要求4所述的感应加热装置，其特征在于，所述空气流腔为圆弧槽，所述空气流腔的宽度大于等于所述孔道的直径，所述空气流腔的角度为选择作为一个所述单元孔组的所述孔道所处位置的角度。


6.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于，所述空气流腔包括设置于所述第一封头上的第一流腔和设置于所述第二封头上的第二流腔，所述第一流腔和所述第二流腔的开槽相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维民，李理，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11